EP3529109A1 - Verfahren zum auslösen einer mehrzahl von aktoren eines sicherheitssystems eines kraftfahrzeugs aus einer energiequelle - Google Patents

Verfahren zum auslösen einer mehrzahl von aktoren eines sicherheitssystems eines kraftfahrzeugs aus einer energiequelle

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EP3529109A1
EP3529109A1 EP18714435.7A EP18714435A EP3529109A1 EP 3529109 A1 EP3529109 A1 EP 3529109A1 EP 18714435 A EP18714435 A EP 18714435A EP 3529109 A1 EP3529109 A1 EP 3529109A1
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EP
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triggering
actuators
energy
triggered
time window
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Ludwig Ertl
Ernst Futterlieb
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Aumovio Germany GmbH
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Continental Automotive Technologies GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/01—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents
    • B60R21/017—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including arrangements for providing electric power to safety arrangements or their actuating means, e.g. to pyrotechnic fuses or electro-mechanic valves

Definitions

  • the invention relates to a method for triggering a plurality of actuators of a safety system of a motor vehicle from a power source according to the preamble of claim 1.
  • the ignition means are ignited in the usual way from an energy source.
  • an energy source for this purpose, in addition to a vehicle electrical system and also at least one autarky capacitor is provided, wherein the autarky capacitor (s) are charged from the electrical system, possibly also to a relation to the voltage value on the electrical system higher value.
  • the ignition path runs via a central safing transistor, ignition circuit-specific high-side switches, the ignition means and ignition circuit-specific low-side switches back across the vehicle ground.
  • the triggering time is decided by a crash detection algorithm.
  • the number of controlled ignition means is not included in this decision. Accordingly, the circuit is designed to be able to trigger all the ignition means simultaneously.
  • a method for triggering a passive occupant protection system for motor vehicles in which at least one electrical ignition means for a person in the event of a dangerous impact protective agent, in particular airbag, belt tensioner, for supplying ignition energy with a Triggering current is applied, which is generated in case of malfunction of the electrical system of the motor vehicle as a discharge current of a self-sufficiency capacitor.
  • This autarkic capacitor thereby simultaneously provides the triggering currents for a plurality of ignition means, the triggering current of each ignition means being pulse-width modulated such that the ignition energy required for the respective ignition means is set via the pulse-pause ratio of the triggering current.
  • DE 19917340 C1 describes a device for triggering occupant protection means of a motor vehicle having a plurality of ignition circuits and a control device for generating a triggering algorithm based on sensor signals and for controlling based on the triggering algorithm and an energy storage for supplying the ignition circuits with energy, in which by the energy storage only energy is provided for a part of the ignition circuits and the energy per ignition circuit is dependent on given priorities, if the energy reserve is not sufficient for all ignition circuits to be ignited.
  • a method is already known from WO 2015/17581 A1, where a maximum group size of actuators for triggering within a time window is predetermined independently of the question of a possible destruction of the electrical system and individual, at least partially different maximum group sizes are predefined for successive time windows and the maximum group size for the respective time window is determined adaptively on the basis of the actuators actually already triggered in previous time windows.
  • the actuators are triggered according to their priority and the triggering of a number of actuators that exceeds the current, adaptively adjusted maximum group size is shifted to subsequent time windows.
  • the group size or the circuit design must be based on the worst case. This is the last required time at Autarkie practitioner (at battery break), since here before the release of the energy reserve is already partially discharged by circuit operation as well as previous release of groups.
  • the adaptation of the maximum group size is therefore only a rough grid for adjusting the triggering and must continue to be designed components of the circuit to the largest possible maximum group size.
  • the object of the present invention is therefore to further optimize the triggering. This object is solved by the features of the independent claims. Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims, and combinations and developments of individual features are conceivable with each other.
  • An essential idea of the invention is that in the case of destruction of the vehicle electrical system for each remaining Auslosezeiten each currently actually (still) available amount of energy is measured or estimated in at least one Autarkiekondensator. On the basis of this amount of energy, it is checked whether all actuators provided for triggering in this particular remaining release time window can be triggered. If so, they will be triggered of course. In contrast to a fixed maximum group size, an adaptation to the maximum available amount of energy can be triggered, ie. the amount of energy is used optimally.
  • those actuators are selected based on a predetermined rule from the actually in this Auslosezeitpper for triggering in this intended actuators, which can actually be triggered in this particular remaining Auslosezeiten with the currently available in this Auslosezeit00 amount of energy.
  • DE 19917340 C1 also uses such a priority rule, the triggering for the remaining actuators is definitively prevented there. In the present method, however, the release of the remaining actuators intended to be triggered in this release slot is moved to the following release window (s), i. usually only slightly delayed yet triggered.
  • the steps are repeated for all remaining pause time windows. In a particularly preferred embodiment, however, only if the amount of energy currently available then is no longer sufficient to trigger at least one actuator.
  • the currently available amount of energy is determined by measuring the voltage across the at least one autarky capacitor. This preferably takes place cyclically, for example immediately before the respective release time window. This has the advantage that neither the time since destruction of the electrical system nor the already ignited actuators must be considered. In another embodiment, however, the measurement should be avoided, but the currently available amount of energy can at least be estimated by the time since the destruction of the on-board network is detected by means of a timing and to which an available reduced amount of energy is assigned.
  • At least one discharge characteristic is specified for the actuators triggered since the destruction of the vehicle electrical system, but individually corresponding discharge curves can also be predetermined for groups or each of the actuators. Since currently the actuators but usually have a normalized energy intake, a simple count this can be done and closed from the number since the destruction of the electrical system already ignited actuators on the remaining amount of energy.
  • a control device for a safety system for triggering a plurality of actuators is provided with means for carrying out the corresponding method, in particular with a memory having a corresponding algorithm for execution on a microprocessor of the control device.
  • Adaptive i. Measuring the capacitor voltage to estimate the amount of energy actually remaining, preferably at each release time window, i. preferably in each case before this.
  • the triggering behavior under normal conditions is not influenced by the reduced performance during autonomous mode, while in self-sufficient mode by an energy-optimized group formation always the best tripping performance is selected at that time.
  • Applications that only work to a limited extent under certain conditions can make the most of it with the knowledge of the available amount of energy.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Auslösen einer Mehrzahl von Aktoren eines Sicherheitssystems eines Kraftfahrzeugs aus einer Energiequelle ist vorgesehen, dass im Falle einer Zerstörung des Bordnetzes für alle noch verbleibenden Auslosezeitfenster jeweils die aktuell zur Verfügung stehende Energiemenge in einem Autarkiekondensator gemessen oder abgeschätzt wird und anhand der Energiemenge geprüft wird, ob alle in diesem jeweiligen noch verbleibenden Auslosezeitfenster zur Auslösung vorgesehenen Aktoren ausgelöst werden können. Falls ja, werden diese ausgelöst - falls jedoch nicht, werden anhand einer vorgegebenen Regel diejenigen Aktoren aus den eigentlich in diesem Auslosezeitfenster zur Auslösung vorgesehenen Aktoren ausgewählt, welche in diesem Auslosezeitfenster mit der in diesem Auslosezeitfenster aktuell zur Verfügung stehende Energiemenge tatsächlich ausgelöst werden können und die Auslösung der restlichen zur Auslösung in diesem Auslosezeitfenster vorgesehenen Aktoren in das bzw. die folgenden Auslosezeitfenster verschoben.

Description

Verfahren zum Auslösen einer Mehrzahl von Aktoren eines Sicherheitssystems eines Kraftfahrzeugs aus einer Energiequelle
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auslösen einer Mehrzahl von Aktoren eines Sicherheitssystems eines Kraftfahrzeugs aus einer Energiequelle gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Die Zündmittel werden dabei üblicher Weise aus einer Energiequelle gezündet. Dazu ist neben einem Bordnetz und zudem zumindest ein Autarkiekondensator vorgesehen, wobei der bzw. die Autarkiekondensator(en) aus dem Bordnetz aufgeladen werden, evtl. auch auf eine gegenüber dem Spannungswert auf dem Bordnetz höheren Wert.
Der Zündpfad verläuft dabei in der Regel über einen zentralen Safingtransistor, zündkreisspezifische Highsideschalter, das Zündmittel und zündkreisspezifische Lowsideschalter zurück über die Fahrzeugmasse. Der Auslösezeitpunkt wird durch einen Crasherkennungsalgorithmus entschieden. Die Anzahl der anzusteuernden Zündmittel geht in diese Entscheidung nicht ein. Entsprechend wird die Schaltung dafür ausgelegt, alle Zündmittel gleichzeitig auslösen zu können.
Während bei einer geringen Anzahl von Zündmitteln ein zeitlich gestaffeltes Auslösen von Rückhaltemitteln nicht notwendig ist, da die Grundauslegung ein gleichzeitiges Auslösen abdeckt, ist bei einer steigenden Anzahl von Zündmitteln dies nur noch mit erheblichem Mehraufwand darstellbar. Deshalb werden dann die Zündmittel in Gruppen gestaffelt ausgelöst.
Darüber hinaus ist beispielsweise aus der DE 19627877 A1 ein Verfahren zur Auslösung eines passiven Insassen-Schutzsystems für Kraftfahrzeuge bekannt, bei dem wenigstens ein elektrisches Zündmittel für eine Person im Falle eines gefährlichen Aufpralls schützendes Mittel, insbesondere Airbag, Gurtstraffer, zur Zuführung von Zündenergie mit einem Auslösestrom beaufschlagt wird, der bei Funktionsstörungen des Bordnetzes des Kraftfahrzeuges als Endladestrom eines Autarkiekondensators erzeugt wird. Dieser Autarkiekondensator stellt dabei für mehrere Zündmittel gleichzeitig die Auslöseströme zur Verfügung, wobei der Auslösestrom eines jeden Zündmittels derart pulsweiten- moduliert wird, dass die für das jeweilige Zündmittel erforderliche Zündenergie über das Puls-Pausenverhältnis des Auslösestroms eingestellt wird. Zudem beschreibt die DE 19917340 C1 eine Vorrichtung zum Auslösen von Insassenschutzmitteln eines Kraftfahrzeugs mit mehreren Zündkreisen sowie einem Steuergerät zum Erzeugen eines Auslösealgorithmus auf Basis von Sensorsignalen und zum Steuern auf Basis des Auslösealgorithmus und einem Energiespeicher zum Versorgen der Zündkreise mit Energie, bei welchem durch den Energiespeicher nur Energie für einen Teil der Zündkreise bereitgestellt wird und die Energie je Zündkreis abhängig von vorgegebenen Prioritäten ist, falls die Energiereserve nicht für alle zu zündenden Zündkreise ausreicht.
Aus der WO 20151 17581 A1 ist bereits ein Verfahren bekannt, wobei dort unabhängig von der Frage einer evtl. Zerstörung des Bordnetzes eine maximale Gruppengröße von Aktoren zur Auslösung innerhalb eines Zeitfensters vorgegeben ist und für aufeinanderfolgende Zeitfenster jeweils individuelle, zumindest teils unterschiedliche maximale Gruppengrößen vorgegeben sind und die maximale Gruppengröße für das jeweilige Zeitfenster adaptiv anhand der in vorangehenden Zeitfenstern tatsächlich bereits ausgelösten Aktoren bestimmt wird.
Für die Aktoren sind beispielsweise unterschiedliche Prioritäten vorgegeben und es werden innerhalb eines Zeitfensters die Aktoren entsprechend deren Priorität ausgelöst und die Auslösung einer die aktuelle, adaptiv angepasste maximalen Gruppengröße überschreitenden Anzahl von Aktoren in nachfolgende Zeitfenster verschoben.
Bei einer festen Gruppeneinteilung muss man sich in der Gruppengröße bzw. in der Schaltungsauslegung an dem Worst Case orientieren. Dieser ist der letzte geforderte Zeitpunkt am Autarkiezeitende (bei Batterieabriss), da hier vor der Auslösung die Energiereserve bereits durch Schaltungsbetrieb als auch vorhergehende Auslösung von Gruppen teilweise entladen ist.
Die Adaption der maximalen Gruppengröße ist also nur ein grobes Raster für die Anpassung der Auslösung und müssen weiterhin die Komponenten der Schaltung auf eine möglichst große maximale Gruppengröße ausgelegt werden. Bei der zunehmenden Anzahl von Aktoren und der geforderten Autarkiezeit erhöhen sich damit die erforderliche Größe und damit neben Bauraum vor allem Kosten für den bzw. die Autarkiekondensatoren. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Auslösung weiter zu optimieren. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, wobei auch Kombinationen und Weiterbildungen einzelner Merkmale miteinander denkbar sind.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass die im Falle einer Zerstörung des Bordnetzes für alle noch verbleibenden Auslosezeitfenster jeweils die aktuell tatsächlich (noch) zur Verfügung stehende Energiemenge im zumindest einen Autarkiekondensator gemessen oder abgeschätzt wird. Anhand dieser Energiemenge wird geprüft, ob alle in diesem jeweiligen noch verbleibenden Auslosezeitfenster zur Auslösung vorgesehenen Aktoren ausgelöst werden können. Falls ja, werden diese natürlich ausgelöst. Im Gegensatz zu einer festen maximalen Gruppengröße kann so eine Anpassung auf die je verfügbare Energiemenge maximale Anzahl von Aktoren ausgelöst werden, d.h. die Energiemenge optimal genutzt werden.
Falls die Energiemenge nicht ausreicht, werden anhand einer vorgegebenen Regel diejenigen Aktoren aus den eigentlich in diesem Auslosezeitfenster zur Auslösung in diesem vorgesehenen Aktoren ausgewählt, welche in diesem jeweiligen noch verbleibenden Auslosezeitfenster mit der in diesem Auslosezeitfenster aktuell zur Verfügung stehenden Energiemenge tatsächlich ausgelöst werden können. Zwar verwendet auch die DE 19917340 C1 eine solche Prioritätsregel, wird dort aber die Auslösung für die restlichen Aktoren endgültig unterbunden. Im vorliegenden Verfahren jedoch wird die Auslösung der restlichen zur Auslösung in diesem Auslosezeitfenster vorgesehenen Aktoren in das bzw. die folgenden Auslosezeitfenster verschoben, d.h. in der Regel nur geringfügig verzögert dennoch ausgelöst.
Vorzugsweise werden die Schritte für alle noch verbleibenden Auslosezeitfenster wiederholt. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung aber nur dann, sofern nicht zuvor die dann aktuell noch verfügbare Energiemenge nicht mehr für die Auslösung zumindest eines Aktors ausreicht.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird die aktuell zur Verfügung stehende Energiemenge ermittelt, indem die Spannung über dem zumindest einen Autarkiekondensator gemessen wird. Dies erfolgt vorzugsweise zyklisch, bspw. unmittelbar vor dem jeweiligen Auslosezeitfenster. Dies hat den Vorteil, dass weder die Zeitdauer seit Zerstörung des Bordnetzes noch die bereits gezündeten Aktoren berücksichtigt werden müssen. In einem anderen Ausführungsbeispiel soll die Messung jedoch vermieden werden, kann aber die aktuell zur Verfügung stehende Energiemenge zumindest abgeschätzt werden, indem mittels eines Zeittaktes die Zeitdauer seit der Zerstörung des Bordnetzes erfasst wird und dem eine zur Verfügung stehende reduzierte Energiemenge zugeordnet wird.
Zudem ist vorzugsweise zumindest eine Entladekennlinie für die seit Zerstörung des Bordnetzes ausgelösten Aktoren vorgegeben, können aber auch für Gruppen oder jeden der Aktoren einzeln entsprechende Entladekurven vorgegeben sein. Da aktuell die Aktoren aber in der Regel eine normierte Energieaufnahme aufweisen, kann eine einfache Zählung dieser erfolgen und aus der Anzahl seit Zerstörung des Bordnetzes bereits gezündeten Aktoren auf die verbleibende Energiemenge geschlossen werden.
Entsprechend wird ein Steuergerät für ein Sicherheitssystem zum Auslösen einer Mehrzahl von Aktoren mit Mitteln zur Durchführung des entsprechenden Verfahrens ausgestattet, insbesondere mit einem Speicher mit einem entsprechenden Algorithmus zur Ausführung auf einem Mikroprozessor des Steuergeräts.
Die Beschaltung wird dabei in der bevorzugten Ausgestaltung so ausgelegt, dass bei normalen Umgebungsbedingungen (Batteriespannung vorhanden) das Auslösen von bis zu n=max Gruppengröße Zündmitteln zeitgleich gewährleistet ist. Befindet sich das Steuergerät jedoch im autarken Modus, können zwar weniger als n Zündmittel zeitgleich gezündet werden - die Auslösung dieser Rückhaltemittel ggfs. zu einem späteren Auslosezeitfenster wird aber trotzdem gewährleistet. Indem die verfügbare Energiemenge bestimmt wird, kann daraufhin die ideale Gruppengröße für die anstehende Auslösung festgelegt werden. Die Energiemenge wird im autarken Mode nämlich mit steigender Zeit einerseits und bereits erfolgten Auslösungen andererseits natürlich immer weniger.
Folgende Bestimmungsmethoden wären unter anderem denkbar:
a) "Lineare Näherung", d.h. konstante Abnahme der Energie über die (Autarkie-)Zeit b) "Kennlinie", d.h. Abnahme-Kurve der Energie über die (Autarkie-)Zeit
c) "Adaptiv", d.h. Messung der Kondensator-Spannung zur Abschätzung der aktuell tatsächlich noch vorhandenen Energiemenge, vorzugsweise zu jedem Auslosezeitfenster, d.h. vorzugsweise jeweils vor diesem.
Dadurch wird das Auslöseverhalten unter Normalbedingungen nicht von der reduzierten Performanz während autarkem Mode beeinflusst, während im autarkem Mode durch eine energieoptimierte Gruppenbildung immer die zu dieser Zeit beste Ausloseperformanz gewählt wird. Anwendungen, die bei bestimmten Bedingungen nur eingeschränkt funktionieren, können mit dem Wissen der verfügbaren Energiemenge diese ideal ausnutzen.
Erste Bewertungen zeigen, dass gegenüber einem herkömmlichen System unter Anwendung dieses Verfahrens mit einem um 20 bis 30% kleineren Autarkiekondensator immer noch selbst bei einer extrem unwahrscheinlichen Zerstörung des Bordnetzes vor der ersten Auslösung noch die Auslösung aller Aktoren gewährleistet werden kann. Einzig deren Auslösezeitpunkte werden ggfs. in spätere Auslösezeitfenster verschoben, entspricht dies aber eben einer Notbetriebssituation und kann durch die Prioritätsregeln auch in diesem Fall noch ein hinreichend sicheres Auslöseverhalten gewährleistet werden, die erforderlichen Gesamtkosten aufgrund des kleineren Autarkiekondensators und damit auch kleineren Bauraums deutlich gesenkt werden.

Claims

Patentansprüche
1 ) Verfahren zum Auslösen einer Mehrzahl von Aktoren eines Sicherheitssystems eines Kraftfahrzeugs aus einer Energiequelle, wobei anhand von Sensorsignalen das Erfordernis zur Auslösung und ein jeweils gewünschtes Auslosezeitfenster für den jeweiligen Aktor bestimmt werden,
a) wobei als Energiequelle ein Bordnetz und zudem zumindest ein Autarkiekondensator vorgesehen sind, wobei der bzw. die Autarkiekondensator(en) aus dem Bordnetz aufgeladen werden
b) und im Falle einer Zerstörung des Bordnetzes die Auslösung so angepasst wird, dass zumindest noch ein Teil der zur Auslösung vorgesehenen Aktoren ausgelöst werden, dadurch gekennzeichnet, dass
c) die im Falle einer Zerstörung des Bordnetzes für alle noch verbleibenden Auslosezeitfenster jeweils die aktuell zur Verfügung stehende Energiemenge im zumindest einen Autarkiekondensator gemessen oder abgeschätzt wird und
d) anhand der Energiemenge geprüft wird, ob alle in diesem jeweiligen noch verbleibenden Auslosezeitfenster zur Auslösung vorgesehenen Aktoren ausgelöst werden können und
d 1 ) falls ja, diese ausgelöst werden,
d2) falls nicht, anhand einer vorgegebenen Regel diejenigen Aktoren aus den eigentlich in diesem jeweiligen noch verbleibenden Auslosezeitfenster zur Auslösung vorgesehenen Aktoren ausgewählt werden, welche in diesem jeweiligen noch verbleibenden Auslosezeitfenster mit der in diesem jeweiligen noch verbleibenden Auslosezeitfenster aktuell zur Verfügung stehende Energiemenge tatsächlich ausgelöst werden können und die Auslösung der restlichen zur Auslösung in diesem jeweiligen noch verbleibenden Auslosezeitfenster vorgesehenen Aktoren in das oder die folgenden Auslosezeitfenster verschoben werden.
2) Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die aktuell zur Verfügung stehende Energiemenge als Spannung über dem zumindest einen Autarkiekondensator gemessen wird. 3) Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die aktuell zur Verfügung stehende Energiemenge mittels eines Zeittaktes aus der Zeitdauer seit der Zerstörung des Bordnetzes abgeschätzt wird.
4) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Entladekennlinie für die seit Zerstörung des Bordnetzes ausgelösten Aktoren vorgegeben ist.
5) Steuergerät für ein Sicherheitssystem zum Auslösen einer Mehrzahl von Aktoren und Mitteln zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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